Введение к работе
Ак1уальность_темы. Развитие учения о гетерогенном катализе, исследования кинетики гетерогенно-каталитических реакций базируется на положениях теории адсорбции веществ - участников реакции на поверхности катализаторов. Термодинамические характеристики стадий адсорбции определяют энергии промежуточных взаимодействий,, активность и селективность катализаторов, необходимы для разработки методов научно-обоснованного подбора оптимальных каталитических систем, создания кинетических моделей каталитических процессов. Поэтому особое значение для теории гетерогенного катализа . имеют результаты систематических исследований термодинамики адсорбции на реальных катализаторах непосредственно в условиях протекания гетерогенно-каталитических реакций.
Известно, что кинетические параметры жидкофазных каталитических реакций, например, реакций иидкофазной гидрогенизации, определяются физико-химическими свойствами растворителя. Однако, выводы о влиянии природы и состава растворителя как на общие кинетические закономерности, так и термодинамические характеристики отдельных стадий каталитических процессов были сделаны лишь с общих позиций на основании разнообразных косвенных данных. Причины, обуславливающие влияния растворителя на скорость и селективность каталитических реакций, характеристики стадий адсорбция реагентов остаются невыясненными.
В- связи с вышеизложенным работы, посвященные исследованиям термодинамики стадий адсорбции веществ-участников реакции на поверхности реальных катализаторов, установлению причин влияния растворителя на закономерности адсорбции, созданию математических моделей адсорбционных процессов в условиях протекания каталитических реакций представляются актуальными и имеют как теоретическое, так и прикладное значение.
Цель работы .заключалась в исследовании закономерностей адсорбции водорода на- никелевых катализаторах, выяснении причин влияния рН водных растворов на термодинамические характеристики процессов адсорбции, создании модели, описывающей, термодинамические закономерности процессов адсорбции водорода на металлах из растворов.
Для достижения поставленной цели работы необходимо было решить следующие экспериментальные и теоретические задачи: - разработать методы расчета термодинамических характеристик
процессов адсорбции в рамках адекватных .эксперименту адсорб- ционных моделей;
- исследовать термодинамические закономерности процессов адсорбции водорода на пористом никеле и никелевых катализаторах из водных растворов в широком интервале рН. Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследование влияния рН водных растворов на термодинамику адсорбции водорода на никеле и никелевых катализаторах. Показано, что термодинамические закономерности процесса адсорбции могут быть описаны в рамках модели поверхности с дискретной неоднородностью для трех-четырех индивидуальных форм адсорбированного водорода. Оп-' ределены термодинамические характеристики индивидуальных форм водорода, адсорбированного на никеле из водных растворов. Установлено, что основной причиной влияния рН водных растворов на закономерности адсорбции являлось количественное перераспределение между индивидуальными формами адсорбированного водорода. Практическая значимость. Предложенные методы экспериментальных исследований адсорбционных равновесий и математическая модель процессов адсорбции могут быть использованы в экспериментальных исследованиях и при описании кинетики реакций жидкофазной гидрогенизации, на предприятиях и в организациях, занимающихся теоретическими исследованиями гидрогенизационных процессов.
Данные по термодинамическим характеристикам процессов адсорбции индивидуальных форм водорода необходимы при описании стадий адсорбции в кинетических моделях реакций гидрогенизации и-при подборе оптимальных каталитических систем на основе многокомпонентных растворителей и гетерогенных катализаторов для практически важных процессов каталитического синтеза полупрр-дуктов и продуктов промышленного тонкого органического синтеза. Апробация.работы. Результаты работы докладывались на III Российской'конференции "Химия и применение неводных растворов" ( Иваново, 1993 г.), Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии. (Москва, 1995 г.), научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИГХТА 1992-1994 гг. Объем и..структура, диссертации. Диссертация изложена на 110 стр. машинописного текста, включает 11 таблиц, 21 рисунок и состоит из введения,'3 частей; основных результатов работы и выводов, списка литературы, включающего 159 наименований отечественных и зарубежных источников и 1 приложение. Во введении сформулированы актуальность, цель, научная новизна и практическая значимость работы, обоснован выбор объектов и методов исследования. В разде-
лах "Обзор литературы", "Теоретическая часть", "Экспериментальная часть", "Обсуждение результатов" приведены основные экспериментальные и теоретические результаты полученные в работе, наиболее важные из которых далее отмечены в выводах. В приложении приведен расчет систематических погрешностей определения термодинамических параметров процессов адсорбции индивидуальных форм адсорбированного водорода.
